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物理學(xué)家 違反愛(ài)因斯坦的理論定律：這一黑洞新發(fā)現(xiàn)，打破了黑洞無(wú)毛定理

一項(xiàng)新的研究表明，極端黑洞可以打破著名的 黑洞\"無(wú)毛定理 \"，而且是以我們可以探測(cè)到的方式。


物理學(xué)家 違反愛(ài)因斯坦的理論定律：這一黑洞新發(fā)現(xiàn)，打破了黑洞無(wú)毛定理
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根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，黑洞只有三個(gè)可觀測(cè)的性質(zhì)：質(zhì)量、自旋和電荷。其他屬性或“頭發(fā)”是根本不存在的在現(xiàn)實(shí)生活中，一對(duì)雙胞胎可能從相同的基因藍(lán)圖中生長(zhǎng)出來(lái)，但他們可能有千差萬(wàn)別——從氣質(zhì)到發(fā)型。然而，在天體宇宙最中，“同卵雙胞胎”在黑洞上卻什么個(gè)性特征都沒(méi)有，包括他們的一切信息（“毛發(fā)”）。根據(jù)愛(ài)因斯坦的引力理論，黑洞只能有三個(gè)特征——質(zhì)量、自旋和電荷。如果對(duì)任何兩個(gè)黑洞來(lái)說(shuō)，這些數(shù)值都是相同的，那么就不可能從另一個(gè)黑洞中分辨出一個(gè)孿生黑洞。因?yàn)椋瑥倪@一觀點(diǎn)認(rèn)為，黑洞雙胞胎之間是沒(méi)有任何“毛發(fā)”可區(qū)分的，因?yàn)樗鼈兏揪蜎](méi)有。這就是如今熟知的黑洞“無(wú)毛定理”。
“在經(jīng)典廣義相對(duì)論中，它們是完全相同的。”哈佛大學(xué)的理論物理學(xué)家保羅·切斯勒（Paul Chesler）表示，“你根本看不出有什么不同。”
然而，科學(xué)家們開(kāi)始懷疑黑洞“無(wú)毛定理”是否完全正確。2012年，一位名叫斯特凡諾斯·阿羅塔基斯（Stefanos Aretakis）的數(shù)學(xué)家（當(dāng)時(shí)在劍橋大學(xué)，現(xiàn)在在多倫多大學(xué)）提出，一些黑洞的事件視界可能存在不穩(wěn)定性。這些不穩(wěn)定性實(shí)際上，將有效地給黑洞地平線上的某些區(qū)域帶來(lái)比其他區(qū)域更強(qiáng)的引力。這將使原本相同的黑洞變得可分辨。


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然而，他的方程只表明，這對(duì)于所謂的極端黑洞——那些質(zhì)量、自旋或電荷都有可能達(dá)到最大值的黑洞，是可能的。而據(jù)我們所知，“這些黑洞不可能存在，至少在自然界是完全不可能的。”斯特凡諾斯說(shuō)。但是如果你有一個(gè)接近極限的黑洞——一個(gè)接近這些極限值，但又沒(méi)有完全達(dá)到的黑洞呢？至少在理論上，這樣的黑洞應(yīng)該是能夠存在的。它是否可以探測(cè)到違反“黑洞無(wú)毛定理”的情況？
在上個(gè)月底發(fā)表的一篇論文顯示，這種可能是存在的。此外，這種黑洞“毛發(fā)”可以被引力波天文臺(tái)探測(cè)到。
“阿羅塔基斯(Aretakis)基本上認(rèn)為，有一些信息是留在視界上。”馬薩諸塞大學(xué)和羅得島大學(xué)的物理學(xué)家、合著者之一高拉夫·汗納（Gaurav Khanna）說(shuō)：“我們的論文揭示了測(cè)量這種'毛發(fā)'的可能性。”


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另外，科學(xué)家們都普遍認(rèn)為，無(wú)論是黑洞形成的殘余物，還是后來(lái)的擾動(dòng)，如物質(zhì)落入黑洞，都可能在接近極限黑洞的或視界附近造成引力不穩(wěn)定性。“我們預(yù)計(jì)，我們看到的引力信號(hào)將與普通的非極值黑洞有很大不同，”漢納（Khanna）說(shuō)。新澤西州普林斯頓高級(jí)研究所的天體物理學(xué)家莉亞·梅德羅斯（Lia Medeiros）表示，如果黑洞確實(shí)有\(zhòng)"毛發(fā)\"——從而保留了一些關(guān)于它們過(guò)去的信息，這可能意味著已故物理學(xué)家斯蒂芬·霍金提出的著名的黑洞信息悖論將產(chǎn)生影響。這個(gè)悖論提煉出了廣義相對(duì)論和量子力學(xué)之間的本質(zhì)沖突，這是20世紀(jì)物理學(xué)的兩大支柱。“如果你違反了（信息悖論）的其中一個(gè)假設(shè)，你也許就能解決悖論本身。”梅德羅斯（Medeiros）說(shuō)：“其中一個(gè)假設(shè)是黑洞'無(wú)毛定理'。”
這方面的影響可能是廣泛的。梅德羅斯（Medeiros）認(rèn)為：\"如果我們能證明黑洞外部的實(shí)際時(shí)空與我們預(yù)期的不同，那么我認(rèn)為這將對(duì)廣義相對(duì)論產(chǎn)生非常巨大的影響。\"他在去年10月份共同撰寫了一篇論文，論述了觀測(cè)到的黑洞幾何形狀是否與預(yù)測(cè)一致。


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然而，這篇最新論文最令人興奮的方面是——它可以提供一種將黑洞的觀測(cè)與基本物理學(xué)合并的方法。探測(cè)黑洞上的“毛發(fā)”——也許是宇宙中最極端的天體物理實(shí)驗(yàn)室，可以讓我們以一種前所未有的方式探究弦理論和量子引力等觀點(diǎn)。事實(shí)證明，愛(ài)因斯坦的方程是如此復(fù)雜，以至于我們每年都在發(fā)現(xiàn)它們的新特性。——保羅·切斯勒（Paul Chesler）
\"弦論和量子引力的一個(gè)大問(wèn)題是——要檢驗(yàn)這些預(yù)測(cè)真的很難。\"梅德羅斯（Medeiros）說(shuō)：\"所以，如果你有任何可以檢測(cè)其的儀器，那就太厲害了。\"
然而，還有一些主要的障礙：目前還不能確定近近極值黑洞是否存在。(切斯勒認(rèn)為，目前最好的模擬通常產(chǎn)生的黑洞離極限狀態(tài)還有30%的距離)。而即使它們真的存在，也不清楚引力波探測(cè)器是否會(huì)有足夠的靈敏度，從黑洞“毛發(fā)”上發(fā)現(xiàn)這些不穩(wěn)定性。更重要的是，預(yù)計(jì)“毛發(fā)”的壽命會(huì)非常短，只持續(xù)幾分之一秒。

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